TY - RPRT A1 - Schwenk, Christopher A1 - Perret, William T1 - Abschlussbericht zur Übersicht aktueller Software im Bereich Schweißsimulation N2 - Das Ziel der vorliegenden Vorstudie ist es, die grundsätzlichen Anforderungen, Funktionen und Möglichkeiten vorhandener Software zur Simulation schweißbedingter Phänomene (Prozess-, Struktur- und Werkstoffsimulation) zu erarbeiten und gegenüberzustellen. Die notwendigen Eingabedaten, die vorausgesetzte Anwendererfahrung, sowie die Systemanforderungen und der Rechenzeitbedarf werden für sowohl kommerziell erhältliche als auch zur Zeit noch rein in der Forschung angewandte Programme berücksichtigt. Nach Aufarbeitung des heutigen Kenntnisstandes der Schweißsimulation wird aktuell verfügbare Software diskutiert. Diese Programme lassen sich in Anlehnung an Radaj in drei Teilbereiche (Software für Struktursimulation, Prozesssimulation und Werkstoffsimulation) unterteilen. Schließlich wird auf notwendige Eingabedaten, hier vor Allem auf die Werkstoffkennwerte, eingegangen. Da die quantitative Aussagekraft der Simulationsergebnisse gewährleistet werden muss, ist eine umfassende Prüfung der Plausibilität und der Genauigkeit der experimentell bestimmten Werkstoffkennwerte notwendig. KW - Schweißbedingte Phänomene KW - Simulation KW - Software PY - 2009 N1 - Die vorliegende Vorstudie wurde von der Volkswagen AG Konzernforschung finanziert. SP - 1 EP - 64 PB - Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM) CY - Berlin AN - OPUS4-59606 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - RPRT A1 - Pittner, Andreas A1 - Weiss, D. A1 - Schwenk, Christopher A1 - Rethmeier, Michael T1 - Fast temperature field generation for welding simulation and reduction of experimental effort N2 - The quality of welding processes is governed by the occurring induced distortions yielding an increase in production costs due to necessary reworking. Especially for more complex specimens it is difficult to evaluate the optimal configuration of welding sequences in order to minimise the distortion. Even experienced welding operators can solve this task only by trial and error which is time and cost consuming. In modern engineering the application of welding simulation is already known to be able to analyse the heat effects of welding virtually. However, the welding process is governed by complex physical interactions. Thus, recent weld thermal models are based on many simplifications. The state of the art is to apply numerical methods in order to solve the transient heat conduction equation. Therefore, it is not possible to use the real process parameters as input for the mathematical model. The model parameters which allow calculating a temperature field that is in best agreement with the experiments cannot be defined directly but inversely by multiple simulations runs. In case of numerical simulation software based on finite discretisation schemes this approach is very time consuming and requires expert users. The weld thermal model contains an initial weakness which has to be adapted by finding an optimal set of model parameters. This process of calibration is often done against few experiments. The range of model validity is limited. An extension can be obtained by performing a calibration against multiple experiments. The focus of the paper is to show a combined modelling technique which provides an efficient solution of the inverse heat conduction problem mentioned above. On the one hand the inverse problem is solved by application of fast weld thermal models which are closed form solutions of the heat conduction equation. In addition, a global optimisation algorithm allows an automated calibration of the weld thermal model. This technique is able to provide a temperature field automatically that fits the experimental one with high accuracy within minutes on ordinary office computers. This fast paradigm permits confirming the application of welding simulation in an industrial environment as automotive industry. On the other hand, the initial model weakness is compensated by calibrating the model against multiple experiments. The unknown relationship between model and process parameters is approximated by a neural network. The validity of the model is increased successively and enables to decrease experimental effort. For a test case it is shown, that this approach yields accurate temperature fields within very short amount of time for unknown process parameters as input data to the model contributing to the requirement to construct a substitute system of the real welding process. KW - Welding simulation KW - Temperature field generation KW - Short calculation time KW - Multiple experiments KW - Inverse heat conduction problem KW - Neural networks PY - 2009 IS - SC-Auto-32-09 SP - 1 EP - 11 PB - International Institute of Welding CY - Paris AN - OPUS4-19744 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Schwenk, Christopher T1 - Fast Temperature Field Generation for Welding Simulation and Reduction of Experimentall Effort T2 - Präsentation Institutskolloquium Prof. C.S. Wu, Shangdong University CY - Jinan, China DA - 2009-07-08 PY - 2009 AN - OPUS4-19727 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Pittner, Andreas A1 - Schwenk, Christopher A1 - Rethmeier, Michael A1 - Weiß, D. T1 - Automated generation of temperature fields for numerical welding simulation KW - Welding simulation KW - Temperature field generation KW - Optimization KW - Neural networks PY - 2009 SN - 0288-4771 VL - 27 IS - 2 SP - 219 EP - 224 CY - Tokyo, Japan AN - OPUS4-19826 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Schwenk, Christopher T1 - Normen und Richtlinien für die numerische Schweißsimulation - Entwicklungsbegleitende Normung (EBN) N2 - Die Schweißsimulation ermöglicht frühzeitige Aussagen über schweißbedingte Phänomene und hilft so, den Entwicklungsprozess zu verbessern. Damit können die Ursachen auftretender Qualitätseinbußen besser identifiziert werden, sodass eine gezielte Vorgehensweise für die Bauteil- und Verfahrensoptimierung möglich wird. Das wirtschaftliche Anwendungspotenzial der Schweißsimulation ist enorm und mit dem der Umformsimulation vergleichbar. Bei unsachgemäßer Anwendung ist das Fehlerpotenzial jedoch sehr hoch, wodurch die Notwendigkeit einer strukturierten und definierten Vorgehensweise verdeutlicht wird. Hiermit werden nicht nur die Zuverlässigkeit und Aussagekraft der Simulationen sichergestellt, sondern auch eine Grundlage zur effektiven Vergleichbarkeit verschiedener Berechnungsprojekte geschaffen. Diese Sicherheit ist sowohl für Auftraggeber als auch für Auftragnehmer wichtig und hilft, die industrielle Anwendung der Schweißsimulation zu unterstützen und ihr Potenzial voll auszuschöpfen. PY - 2010 SN - 0722-2912 SN - 0011-4952 VL - 6 SP - 28 EP - 31 PB - Beuth CY - Berlin AN - OPUS4-21447 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Schwenk, Christopher T1 - Fügetechnik am IPK und der BAM T2 - Kolloquium "Synergie von Werkstoff- und Prozesstechnik" CY - Berlin, Germany DA - 2010-06-04 PY - 2010 AN - OPUS4-21469 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Schwenk, Christopher T1 - Eintwurf einer Richtlinie zur strukturierten Vorgehensweise bei der Durchführung, Auswertung und Ergebnisdarstellung einer numerischen Simulation schweißbedingter Verzüge und Eigenspannungen T2 - Sitzung des NAS-Beirates CY - Berlin, Germany DA - 2009-03-02 PY - 2009 AN - OPUS4-19085 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Pittner, Andreas A1 - Schwenk, Christopher A1 - Weiß, D. A1 - Rethmeier, Michael T1 - Application of a combined modelling technique to reduce experimental effort - a case study for laser-GMA-hybrid welding T2 - VI. International conference "Beam technologies & laser application" CY - Saint Petersburg, Russia DA - 2009-09-23 PY - 2009 SP - 97 EP - 102 CY - Saint Petersburg, Russia AN - OPUS4-20882 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Schwenk, Christopher T1 - Strukturierte Vorgehensweise zur Simulation schweißbedingter Verzüge und Eigenspannungen T2 - INS-Vortragsforum Hannover-Messe 2010 (Präsentation zum abgeschlossenen INS-Vorhaben) CY - Hanover, Germany DA - 2010-04-20 PY - 2010 AN - OPUS4-21169 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Schwenk, Christopher A1 - Rethmeier, Michael T1 - Distortion optimisation of beam-welded industrial parts by means of numerical welding simulation KW - Distortion KW - Optimisation KW - Weld plan modification KW - Industrial parts KW - Automotive application KW - Numerical welding simulation KW - Laser beam welding KW - Electron beam welding KW - Finite element analysis KW - FEA PY - 2010 SN - 1741-8410 SN - 1741-8429 VL - 5 IS - 4/5 SP - 412 EP - 422 PB - Inderscience Enterprises Ltd CY - Genève, Switzerland AN - OPUS4-22705 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER -